【正文】 . 9 X25045 簡(jiǎn)介 ................................................... 9 3. 硬件設(shè)計(jì) .............................................................. 10 溫濕度測(cè)量電 路 .................................................. 10 LCD 顯示電路 .................................................... 11 鍵盤(pán)掃描電路 .................................................... 12 輸出接口控制電路 ................................................ 13 單片機(jī)與 X25045 接口電路 ............................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。vegetable shed。該系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制器， SHT11 作為溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)大棚溫濕度參數(shù)調(diào)節(jié)，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)了單片機(jī)硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)值顯示，鍵盤(pán)掃描等功能功能。如果僅靠人工控制既耗人力，又容易發(fā)生差錯(cuò)。. . 摘 要 隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，對(duì)于蔬菜大棚來(lái)說(shuō)，最重要的一個(gè)管理因素是溫濕度控制?，F(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提高，對(duì)于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局性。同時(shí)介紹了溫濕度傳感器，單片機(jī)接口，及其應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，該基于單片機(jī)和 SHT11 溫濕度傳感器的大棚溫濕度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)性能可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)溫濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 Temperature and humidity。 4. 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ....................................................... 15 系統(tǒng)主程序 ...................................................... 15 鍵盤(pán)掃描子程序，消抖程序流程圖 .................................. 16 1602LCD 液晶顯示程序流程圖 ...................................... 19 溫濕度讀取子程序 ............................................ 19 . . 鍵盤(pán)掃描源程序 .................................................. 20 顯示程序 ........................................................ 22 溫濕度采集程序 .................................................. 26 參考文獻(xiàn) ........................................................................ 27 引 言 在現(xiàn)代的溫室種植技術(shù)中，溫度、濕度是溫室蔬菜能否茁壯成長(zhǎng)的重要因素。傳統(tǒng)的溫室大棚的自動(dòng)化程度很低，基本是是粗放型的人工操作，即便對(duì)于所給定的量，在操作中無(wú)法進(jìn)行有效的控制，很大程度上限制了溫室大棚的經(jīng)濟(jì)效益。只有提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能，使得在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更加智能和方便并采用廉價(jià)的器材使其價(jià)格能被廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者所接受，才能促進(jìn)智能溫室大棚溫濕度控制在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用和提高其經(jīng)濟(jì)效益。 第一章 緒論 課題的提出和意義 隨著社會(huì)的發(fā)展 , 各種園藝溫室和農(nóng)作物溫室的數(shù)量在不斷增加。 并且在我國(guó)的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)的溫、濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)及報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，其智能化程度也越來(lái)越高。雖然有些也引進(jìn)了一些國(guó)外的計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)，如溫室環(huán)境控制系統(tǒng)。近年來(lái)，單 片機(jī)在我國(guó)的許多領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)良的性?xún)r(jià)比特別適合于日光溫室的建設(shè)要求。我國(guó)目前大多數(shù)溫室內(nèi)的環(huán)境仍靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理，從某種程度上也影響了其效益和發(fā)展。但如何把這類(lèi)系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，從而為作物提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，一直是研究者面臨的一項(xiàng)重要的任務(wù)。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲(chóng)害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。 80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。日本研制的蔬菜塑料大棚在播種、間苗、運(yùn)苗、灌水、噴藥等作業(yè)的自動(dòng)化和無(wú)人化方面都有應(yīng)用。英國(guó)倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的溫室計(jì)算機(jī)遙控技術(shù)，可以觀測(cè) 50km 以外溫室內(nèi)的光、溫、濕、氣和水等環(huán)境狀況，并進(jìn)行遙控。 20 世紀(jì) 80 年代，由于當(dāng)時(shí)只注重引進(jìn)溫室設(shè)備，而忽略了溫室的管理技術(shù)和栽培技術(shù)，且引進(jìn)的溫室能耗過(guò)高，致使企業(yè)相繼虧損或停產(chǎn)。 1995 年，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制成功了 “ WJG1 型實(shí)驗(yàn)溫室環(huán)境監(jiān)控計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng) ” ，此系統(tǒng)屬于小型分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由大棚本體及通風(fēng)降溫系統(tǒng)、太陽(yáng)能貯存系統(tǒng)、燃油熱風(fēng)加熱系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)環(huán)境參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)等組成。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 . . 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的硬件主要包括：主要是單片機(jī) AT89C51，檢測(cè)系統(tǒng)，顯示電路，報(bào)警電路等。這樣就實(shí)現(xiàn)了溫室自動(dòng)監(jiān)控及低溫預(yù)警的目的。 LCD 對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。 由于傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器（方案一）不僅要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，還要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程， 其測(cè)量精度難以保證。 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要滿(mǎn)足以下條件 ： 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、輸出控制信號(hào)等多種功能。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 21所示： . . 21 系統(tǒng)整體框圖 第三章 硬件設(shè)計(jì) 芯片介紹 單片機(jī) AT89C51 為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了 80C51 單片機(jī)作為控制芯片?？蓪?shí)現(xiàn)兩個(gè)由軟件選擇的節(jié)電模式，空閑模式和掉電模式，空閑模式凍結(jié) CPU但 RAM 定時(shí)器，串口和中斷系統(tǒng)仍然工作掉電模式保存 RAM 的內(nèi)容 但是凍結(jié)振蕩器 導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） . . /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 89C51 的存儲(chǔ)器配置 . . 圖 310 89C51 存儲(chǔ)器配置 程序存儲(chǔ)器 與 ROM 密切相關(guān)的兩個(gè)引腳 地址鎖存允許信號(hào)端 外部程序存儲(chǔ)器允許輸出信號(hào)端 當(dāng) ROM 容量不夠時(shí) ,盡量選擇高容量存儲(chǔ)器空間的單片機(jī) ,如89C52,89C54,89C58 等 ,應(yīng)避免外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器 ,因?yàn)闀?huì)增加硬件負(fù)擔(dān) . 通過(guò) 16位 PC 尋址 ,最大可尋址 64kB 地址空間 數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測(cè)程序等功能。寫(xiě)時(shí)用 ，讀時(shí)用做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 特殊功能寄存器 SFR . . 表 33 特殊功能寄存器 SFR 的位置 89C51 的工作模式 有四種工作模式 ： 模式 0， 模式 1， 模式 2， 模式 3 模式 0：選擇定時(shí)器的高 8 位和低 5 位組成一個(gè) 13 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 TL用作 8 位計(jì)數(shù)器， TH 用以保存初值。 . . TH0 僅用作簡(jiǎn)單的內(nèi)部定時(shí)功能，它占用了定時(shí)器 T1的控制位 TR1 和中斷標(biāo)志位 TF1，啟動(dòng)和關(guān)閉僅受 TR1 控制。該芯片在溫濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用。 提供二線(xiàn)數(shù)字串行接口 SCK和 DATA，接口簡(jiǎn)單，支持 CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高； 高可靠性，采用 CMOSens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸于水中。 腳 5～ 8—— 未連接。 SHT11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中；在測(cè)量過(guò)程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)自傳感器的信號(hào)。加熱后 SHT11溫度升高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異 。 表 2 SHT11控制命令代碼 命令代碼 含 義 相對(duì)濕度傳感器 溫度 傳感器 放大器 14 位 A/D轉(zhuǎn)換器 校準(zhǔn)存儲(chǔ)器 I2C 總線(xiàn)接口 和 CRC 寄存器 VDD GND SCA DATA . . 00011 測(cè)量溫度 00101 測(cè)量濕度 00111 讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器 00110 寫(xiě)內(nèi)部狀態(tài)寄存器 11110 復(fù)位命令，使內(nèi)部狀態(tài)寄存器恢復(fù)默認(rèn)值。 軟件設(shè)計(jì) ： 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線(xiàn)接口 SCK和 DATA，其中 SCK為時(shí)鐘線(xiàn)， DATA為數(shù)據(jù)線(xiàn)。 DATA SCK 圖 4 數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)時(shí)序 液晶顯示 LCD1602 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等. . 的 點(diǎn)陣 型液晶模塊它有若干個(gè) 5 7 或者 5 11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2個(gè)字符 ； 芯片工作電壓 :— ； 工作電流 :()； 模塊最佳工作電壓 :； 字符尺寸 : (W H)mm。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)端。 1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 ； S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。如圖 5所示。下面介紹多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于多點(diǎn)采集只需在單個(gè)采集的基礎(chǔ)上作一點(diǎn)程序上的改動(dòng)，所以本文只作介紹不作仿真，只對(duì)單個(gè)采集仿真 [16]。這種連接方 式有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) ： 首先 ， n個(gè)傳感器只占用 n+1個(gè) I/ O口 ， 比前述方式節(jié)省了 n1個(gè) I/ O口 ， 解決了多點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)中單片機(jī) I/ O口資源短缺和盡可能增加測(cè)量點(diǎn)之間的矛盾問(wèn)題 ； 其次 ， 由于多個(gè) SHT11共用一條時(shí)鐘線(xiàn)所以在每次測(cè)量中可以同時(shí)發(fā)出測(cè)量命令 ， 多個(gè)傳感器同時(shí)進(jìn)行測(cè)量 ， 只需一次等待時(shí)間則完成了整體數(shù)據(jù)的收集 ， 大大縮短了數(shù)據(jù)采集時(shí)間 ， 為控制系統(tǒng)快速響應(yīng)提供了條件 [17]。 . . 圖 7 SHT11多點(diǎn)采集設(shè)計(jì) LCD 顯示電路 LCD 顯示電路用 LCD1602 字符型液晶顯示模塊與單片機(jī)連接進(jìn)行數(shù)值顯示，其電路圖如 3— 3所示： 圖 3— 3顯示電路圖 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn) 14 腳或 16 腳接口， RS 為寄存器選擇器， RS 為高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，為低電平時(shí)選擇 指令寄存器。 鍵盤(pán)掃描電路 KEY1 為溫度和濕度設(shè)定切換， KEY2 為溫度或濕度加 1， KEY3 為溫度或濕度減1， KEY4 當(dāng)前狀態(tài)與設(shè)定狀態(tài)切換， KEY5 為上下限設(shè)定切換。如圖 9 所示。當(dāng)沒(méi)有外部控制信息的 輸入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采集溫濕度傳感器的電壓值，最終數(shù)據(jù)在 LCD 顯示屏上顯示。此系統(tǒng)受益于 15年來(lái)的持續(xù)開(kāi)發(fā) ， 被《電子世界》在其對(duì) PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品 — “ The Route to PCB CAD” 。 PROSPICE仿真器的一個(gè)擴(kuò)展 PROTEUS VSM： 便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。 . . Keil C51 編譯器簡(jiǎn)介 8051開(kāi)發(fā) 工具